專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力發(fā)電緩存裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)電設(shè)備，尤其是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的緩存裝置。
背景技術(shù)：
目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有兩種一種是并網(wǎng)式的，發(fā)電出來(lái)的電進(jìn)行整流穩(wěn)壓后直接輸入電網(wǎng)中，最大允許容量為電網(wǎng)荷載的10%;另一種是離網(wǎng)式的，一般會(huì)把發(fā)出的電存在蓄電池內(nèi)變成化學(xué)能，然后在需要輸出時(shí)化學(xué)能變成電能，并通過(guò)逆變器進(jìn)行調(diào)整輸出，這類(lèi)是帶儲(chǔ)能裝置的。儲(chǔ)能技術(shù)在在風(fēng)力發(fā)電中，尤其顯的重要，風(fēng)速的變化會(huì)使原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率發(fā)生變化，從而使發(fā)電機(jī)輸出功率產(chǎn)生波動(dòng)而使電能質(zhì)量下降。應(yīng)用儲(chǔ)能裝置是改善發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率質(zhì)量的有效途徑。儲(chǔ)能與大容量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合是可再生能源的重要組成部分。通過(guò)對(duì)來(lái)自可再生能源的電能的儲(chǔ)存與釋放，將會(huì)使廉價(jià)的不穩(wěn)定的能源變成穩(wěn)定的具有較高價(jià)值的產(chǎn)品。此外，電網(wǎng)負(fù)荷有高峰和低谷特性，電力系統(tǒng)的負(fù)荷有峰有谷，用電能儲(chǔ)存系統(tǒng)調(diào)節(jié)電力負(fù)荷很有必要。尤其在風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)，由于風(fēng)有時(shí)候起，有時(shí)候停，所以高效，安全，可行性高的儲(chǔ)能方法和裝置對(duì)于風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)顯得尤為重要。按儲(chǔ)存能量的形式不同，適合風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能方式主要有液流電池、鋰電池、超級(jí)電容器、超導(dǎo)、壓縮空氣儲(chǔ)能等幾種形式。1.液流電池液流電池(flow redox cell)或稱(chēng)氧化還原液流蓄電系統(tǒng)，與通常蓄電池的活性物質(zhì)被包容在固態(tài)陽(yáng)極或陰極之內(nèi)不同，液流電池的活性物質(zhì)以液態(tài)形式存在，既是電極活性材料又是電解質(zhì)溶液，它可溶解于分裝在兩大儲(chǔ)液罐的溶液中，由各個(gè)泵使溶液流經(jīng)液流電池，在離子交換膜兩側(cè)的電極上分別發(fā)生還原和氧化反應(yīng)。這種電池沒(méi)有固態(tài)反應(yīng)， 不發(fā)生電極物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)的改變，與其它常規(guī)蓄電池相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前還有一種全釩氧化還原液流電池(vrb)正在實(shí)驗(yàn)中，它通過(guò)不同價(jià)態(tài)的釩離子相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存與釋放，是眾多化學(xué)電源中唯一使用同種元素組成的電池系統(tǒng)，從原理上避免了正負(fù)半電池間不同種類(lèi)活性物質(zhì)相互滲透產(chǎn)生，污染?。凰鼘⒄?fù)半電池電解液中的活性物質(zhì)分別儲(chǔ)存在不同的儲(chǔ)槽中，完全避免電解液保存過(guò)程的自放電消耗，效率高；電池正負(fù)極反應(yīng)均在液相中完成，充放電過(guò)程僅僅改變?nèi)芤褐锈C離子狀態(tài)，沒(méi)有外界離子參與電化學(xué)反應(yīng)，理論上可以進(jìn)行無(wú)限次任意程度的充放電循環(huán)，壽命長(zhǎng)。2.鋰離子蓄電池鋰離子電池與現(xiàn)有的鉛酸電池、鎳氫電池等電池相比有諸多優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)記憶效應(yīng)、 高工作電壓、低自放電率、無(wú)環(huán)境污染性、高能量密度等，在電子消費(fèi)品領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都在大力研發(fā)新式的儲(chǔ)能電池，其中鋰離子蓄電池備受關(guān)注。3.壓縮空氣儲(chǔ)能壓縮空氣蓄能caes (compressed-air energy storage)是在電力系統(tǒng)峰荷時(shí)，利用壓縮空氣儲(chǔ)存的能量發(fā)電，向系統(tǒng)供電；在系統(tǒng)低谷時(shí)，利用電網(wǎng)中的富余電力，通過(guò)空氣壓縮機(jī)儲(chǔ)存能量。與抽水儲(chǔ)能方式相似，這種儲(chǔ)能方式也需要特定的地形條件，即需要特定的洞穴用于儲(chǔ)存風(fēng)能。在風(fēng)力強(qiáng)，用電負(fù)荷小時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余電能將空氣壓縮并儲(chǔ)存在洞穴中；而在無(wú)風(fēng)或負(fù)荷增大時(shí)，則將儲(chǔ)存在洞穴內(nèi)的壓縮空氣釋放出來(lái)，形成高速氣流，推動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，供應(yīng)負(fù)荷。壓縮空氣蓄能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵是氣室的密封性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等。4.超導(dǎo)儲(chǔ)能超導(dǎo)傷者能系統(tǒng)(superconducting magnetic energy storage, smes)是禾[I用超導(dǎo)線(xiàn)圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或其它負(fù)載的一種電力設(shè)施，它是一種新型高效的蓄能技術(shù)。超導(dǎo)蓄能系統(tǒng)主要由電感很大的超導(dǎo)蓄能線(xiàn)圈、使線(xiàn)圈保持在臨界溫度以下的氦制冷器和交直流變流裝置構(gòu)成。當(dāng)儲(chǔ)存電能時(shí)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的交流電，經(jīng)過(guò)交-直流變流器整流成直流電，激勵(lì)超導(dǎo)線(xiàn)圈。發(fā)電時(shí)，直流電經(jīng)逆變器裝置變?yōu)榻涣麟娸敵?，供?yīng)電力負(fù)荷或直接接入電力系統(tǒng)。由于采用了電力電子裝置，這種轉(zhuǎn)換非常簡(jiǎn)便、響應(yīng)極快，并且儲(chǔ)能密度高，結(jié)構(gòu)緊湊。 不僅可用于降低甚至消除電網(wǎng)的低頻功率振蕩，還可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率和有功功率，對(duì)于改善供電品質(zhì)和提高電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性有巨大的作用。它的蓄能效率高達(dá)90%以上，遠(yuǎn)高于其他蓄能技術(shù)。小容量超導(dǎo)蓄能裝置已經(jīng)商品化。供電力系統(tǒng)調(diào)峰用的大規(guī)模超導(dǎo)蓄能裝置，在大型線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁力的約束、制冷技術(shù)等方面還未成熟，各國(guó)正在加緊研究。5.超級(jí)電容器儲(chǔ)能超級(jí)電容器又可稱(chēng)為超大容量電容器、雙電層電容器、(黃)金電容、儲(chǔ)能電容或法拉電容。眾所周知，化學(xué)電池是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生法拉第電荷轉(zhuǎn)移來(lái)儲(chǔ)存電荷的，而超級(jí)電容器的電荷儲(chǔ)存發(fā)生在電極\電解質(zhì)的形成的雙電層上以及在電極表面進(jìn)行欠電位沉積、電化學(xué)吸附、脫附和氧化還原產(chǎn)生的電荷的遷移。與傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，超級(jí)電容器的比功率是電池的10倍以上，儲(chǔ)存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用的溫限范圍寬等特點(diǎn)。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線(xiàn)側(cè)并入超級(jí)電容器，不僅能想蓄電池一樣儲(chǔ)存能量，平抑由于風(fēng)力波動(dòng)引起的能量波動(dòng)，還可以起到調(diào)節(jié)有功無(wú)功的作用。結(jié)論通過(guò)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置，可以使風(fēng)電這種間歇性、波動(dòng)性很強(qiáng)的可再生能源變得“可控、可調(diào)”，在風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，除了通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向負(fù)荷供電外，將多余的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量在儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存起來(lái)；在風(fēng)力弱或無(wú)風(fēng)時(shí)，再將儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)換為電能，向負(fù)荷供電。可以預(yù)見(jiàn)，大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)必將成為智能電網(wǎng)中不可或缺的生力軍。但是，鉛蓄電池、液流電池、鋰電池目前的成本高，而且因?yàn)槠浠瘜W(xué)電池屬性，壽命受限制；壓縮空氣儲(chǔ)能轉(zhuǎn)化效率低，受位置影響；超級(jí)電容器、超導(dǎo)等物理性?xún)?chǔ)能裝置目前受技術(shù)或者成本因素影響難以實(shí)用化。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了高能量密度、成本低、壽命長(zhǎng)的儲(chǔ)能裝置。技術(shù)方案如下[0022]風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片吸收風(fēng)能，最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電力輸出的能量緩沖裝置，其特征在于由風(fēng)葉、變速裝置、熱泵裝置、高溫保溫水箱、低溫保溫水箱、溫差發(fā)電機(jī)組成的裝置，其結(jié)構(gòu)順序連接，風(fēng)葉通過(guò)變速裝置增速，驅(qū)動(dòng)熱泵裝置，將低溫保溫水箱的熱量提取儲(chǔ)存在高溫保溫水箱中，在需要電力輸出時(shí)，溫差發(fā)電機(jī)從高溫保溫水箱吸收熱量，在低溫保溫水箱內(nèi)冷卻進(jìn)行溫差發(fā)電。由于本過(guò)程是采用物理結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)壽命長(zhǎng)；儲(chǔ)能工作物質(zhì)是水，成本低；而且采用熱量方式儲(chǔ)存，能量密度大。

附圖為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，其中1，風(fēng)葉；2，變速裝置；3，熱泵；4，高溫保溫水箱；5，低溫保溫水箱；6，溫差發(fā)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明風(fēng)葉1受風(fēng)能吹動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械能，通過(guò)變速裝置2，驅(qū)動(dòng)熱泵3，熱泵3將低溫保溫水箱5內(nèi)的熱量泵取到高溫保溫水箱4內(nèi)，形成溫差，在需要電力輸出時(shí)，由高溫保溫水箱4和低溫保溫水箱5的溫差驅(qū)動(dòng)溫差發(fā)電機(jī)6進(jìn)行發(fā)電。具體實(shí)施中，有多個(gè)優(yōu)化細(xì)節(jié)方案1.可以將變速箱放入風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)頭中，熱泵放入塔柱柱頭，變速箱與熱泵活動(dòng)連接，或者皮帶連接，或者齒輪連接。2.壓縮機(jī)可以采用渦旋式壓縮機(jī)，螺桿壓縮機(jī)，大功率時(shí)可以采用離心壓縮機(jī)。3.考慮變速箱成本及損壞率，也可以省去變速箱結(jié)構(gòu)，讓風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)多缸壓縮機(jī)。4.高溫保溫水箱也可以設(shè)置成兩個(gè)，加熱前或者冷卻后共用一個(gè)水箱，加熱后儲(chǔ)存另外一個(gè)水箱。5.低溫保溫水箱也可以設(shè)置成兩個(gè)，但也可以采用蓄冰結(jié)構(gòu)縮小體積。
權(quán)利要求1.風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，其特征在于由風(fēng)葉、變速裝置、熱泵裝置、高溫保溫水箱、低溫保溫水箱、溫差發(fā)電機(jī)組成的裝置，其結(jié)構(gòu)順序連接，風(fēng)葉通過(guò)變速裝置增速，驅(qū)動(dòng)熱泵裝置， 將低溫保溫水箱的熱量提取儲(chǔ)存在高溫保溫水箱中，在需要電力輸出時(shí)，溫差發(fā)電機(jī)從高溫保溫水箱吸收熱量，在低溫保溫水箱內(nèi)冷卻進(jìn)行溫差發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，其特征在于變速箱放入風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)頭中，熱泵放入塔柱柱頭，變速箱與熱泵活動(dòng)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，其特征在于風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)多缸壓縮機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，其特征在于高溫保溫水箱也可以設(shè)置成兩個(gè)，加熱前或者冷卻后共用一個(gè)水箱，加熱后儲(chǔ)存另外一個(gè)水箱。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，其特征在于低溫保溫水箱采用蓄冰結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供風(fēng)力發(fā)電緩存裝置，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片吸收風(fēng)能，將能量最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電力輸出的能量緩沖裝置，由風(fēng)葉、變速裝置、熱泵裝置、高溫保溫水箱、低溫保溫水箱、溫差發(fā)電機(jī)組成的裝置，其結(jié)構(gòu)順序連接，風(fēng)葉通過(guò)變速裝置增速，驅(qū)動(dòng)熱泵裝置，將低溫保溫水箱的熱量提取儲(chǔ)存在高溫保溫水箱中，在需要電力輸出時(shí)，溫差發(fā)電機(jī)從高溫保溫水箱吸收熱量，在低溫保溫水箱內(nèi)冷卻進(jìn)行溫差發(fā)電的裝置，由于本過(guò)程是采用物理結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)壽命長(zhǎng)；儲(chǔ)能工作物質(zhì)是水，成本低；而且采用熱量方式儲(chǔ)存，能量密度大。廣泛用于風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)中。
文檔編號(hào)F03G7/04GK202023700SQ20102060481
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者楊貽方 申請(qǐng)人:楊貽方